鈦合金以其優(yōu)良的生物相容性和綜合力學(xué)性能成為當前生物醫(yī)用材料的研究熱點,本文采用密度函數(shù)理論方法對不同固溶度的Ti_1-x Ta_x合金的能量、晶體結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和力學(xué)性質(zhì)進行全面、系統(tǒng)的理論計算和分析,并通過電子結(jié)構(gòu)的分析研究了相關(guān)力學(xué)性質(zhì)變化的內(nèi)在機理。結(jié)果表明:Ti_1-x Ta_x合金體系在固溶度x=0～0.125區(qū)間內(nèi)六方密排相為主,在其他固溶度下則兩種相同時存在。兩種晶體結(jié)構(gòu)Ti_1-x Ta_x合金的晶格常數(shù)平均值、晶胞體積和體積模量隨著固溶度x的增加按一階Vegard規(guī)律線性增加。Ti_1-x Ta_x合金體系的穩(wěn)定性、體彈模量、彈性模量和剪切模量的變化均與對應(yīng)的電子結(jié)構(gòu)密切相關(guān),在不同固溶度區(qū)間呈現(xiàn)不同的變化規(guī)律。 

【文章來源】：中國有色金屬學(xué)報. 2020,30(04)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

Ti1-x Tax(HCP)和Ti1-x Tax(BCC)合金的最低能量結(jié)構(gòu)圖(其中灰色小球代表Ti原子、藍色小球代表Ta原子)

圖1 Ti1-x Tax(HCP)和Ti1-x Tax(BCC)合金的最低能量結(jié)構(gòu)圖(其中灰色小球代表Ti原子、藍色小球代表Ta原子)Ti1-x Tax合金體系的晶體常數(shù)變化如圖3所示。由于在本文工作在對合金模型進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化時采用的是P1對稱性，且對晶胞沒有進行任何限制，所圖3中不同晶格常數(shù)的變化趨勢呈現(xiàn)一定的復(fù)雜性和不一致。這是因為在不同的固溶度下，鈦原子和鉭原子并不完全是均勻分布，所以對不同方向的晶體結(jié)構(gòu)影響是不一致的。根據(jù)前面的結(jié)構(gòu)分析可以看出，Ti1-x Tax(HCP)合金體系中，同種原子有聚集現(xiàn)象，所以晶格常數(shù)變化的不一致性更加明顯；而在Ti1-x Tax(BCC)合金體系中，鈦原子和鉭原子的分布相對比較均勻，所以晶格常數(shù)變化的一致性比較明顯。從圖3(a)可以發(fā)現(xiàn)，Ti1-x Tax(HCP)合金體系的晶格常數(shù)a、b的變化相互對應(yīng)，其平均值呈緩慢趨勢增加趨勢；晶格常數(shù)c的變化趨勢正好與a、b平均值呈相反趨勢，所以隨著固溶度的增加，Ti1-x Tax(HCP)合金體系的晶胞體積單調(diào)增加，且符合一階Vegard規(guī)律(擬合曲線和公式列于圖中)。從圖3(b)中可以發(fā)現(xiàn)，Ti1-x Tax(BCC)合金體系中晶格常數(shù)a、b、c的變化趨勢大致相同，將三者求平均值可得晶格常數(shù)呈線性增加，晶格常數(shù)平均值和晶胞體積的變化均符合一階Vegard規(guī)律(擬合曲線和公式列于圖中)。上述晶格常數(shù)和晶胞體積隨著固溶度的變化趨勢與LI等的理論計算結(jié)果是一致的[25]。

Ti1-x Tax合金體系的晶體常數(shù)變化如圖3所示。由于在本文工作在對合金模型進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化時采用的是P1對稱性，且對晶胞沒有進行任何限制，所圖3中不同晶格常數(shù)的變化趨勢呈現(xiàn)一定的復(fù)雜性和不一致。這是因為在不同的固溶度下，鈦原子和鉭原子并不完全是均勻分布，所以對不同方向的晶體結(jié)構(gòu)影響是不一致的。根據(jù)前面的結(jié)構(gòu)分析可以看出，Ti1-x Tax(HCP)合金體系中，同種原子有聚集現(xiàn)象，所以晶格常數(shù)變化的不一致性更加明顯；而在Ti1-x Tax(BCC)合金體系中，鈦原子和鉭原子的分布相對比較均勻，所以晶格常數(shù)變化的一致性比較明顯。從圖3(a)可以發(fā)現(xiàn)，Ti1-x Tax(HCP)合金體系的晶格常數(shù)a、b的變化相互對應(yīng)，其平均值呈緩慢趨勢增加趨勢；晶格常數(shù)c的變化趨勢正好與a、b平均值呈相反趨勢，所以隨著固溶度的增加，Ti1-x Tax(HCP)合金體系的晶胞體積單調(diào)增加，且符合一階Vegard規(guī)律(擬合曲線和公式列于圖中)。從圖3(b)中可以發(fā)現(xiàn)，Ti1-x Tax(BCC)合金體系中晶格常數(shù)a、b、c的變化趨勢大致相同，將三者求平均值可得晶格常數(shù)呈線性增加，晶格常數(shù)平均值和晶胞體積的變化均符合一階Vegard規(guī)律(擬合曲線和公式列于圖中)。上述晶格常數(shù)和晶胞體積隨著固溶度的變化趨勢與LI等的理論計算結(jié)果是一致的[25]。2.3 Ti1-xTax合金體系的力學(xué)性質(zhì)

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]Ti-Ta-Ag合金的制備與性能研究[D]. 朱明康.昆明理工大學(xué) 2017



本文編號：3478721